Caracterização de compósitos poliméricos à base de poliuretano vegetal reforçado com fibra de sisal submetida a tratamento químico

Abstract

A busca por materiais com menor impacto ambiental tem impulsionado o desenvolvi mento de compósitos oriundos de fontes renováveis como alternativa aos polímeros sintéticos de longa degradação. Nesse contexto, polímeros derivados de óleos vege tais têm se destacado, especialmente quando combinados com fibras naturais, que contribuem para a redução do tempo de decomposição e melhoria das propriedades mecânicas. Este trabalho teve como objetivo a produção e caracterização de compó sitos de poliuretano (PU), derivado de MDI com poliol vegetal, reforçado com fibra de sisal tratada quimicamente. Foram fabricados dois compósitos, com fibras tratadas em soluções de NaOH (10%) e Al(OH)₃ (10%), submetidas a lavagem, mercerização e secagem. Cada compósito utilizou 35% de fibra em massa, com base na densidade do PU puro. A moldagem foi realizada em molde fechado, com manta de silicone e proporção isocianato/poliol de 1:1. As fibras foram caracterizadas por difração de raios X, ensaio de tração (ASTM D3379), MEV, TGA/DTG e teor de umidade. O tratamento com NaOH apresentou o maior índice de cristalinidade (81,05%), seguido por Al(OH)₃ (78,92%) e pela fibra in natura (72,16%), sendo detectada Al₂O₃ nas fibras tratadas com Al(OH)₃. A resistência média à tração foi de 690 MPa (in natura), 494 MPa (Al(OH)₃) e 434 MPa (NaOH), com redução atribuída à remoção de componentes amorfos. Os teores de umidade foram 8,52% (in natura), 9,26% (Al(OH)₃) e 10,11% (NaOH), e o MEV confirmou alterações morfológicas. A análise TGA/DTG indicou maior estabilidade térmica nas fibras tratadas com Al(OH)₃, seguidas das tratadas com NaOH. Os compósitos foram avaliados quanto à tração (ASTM D3039), densi dade (ASTM D1622), dureza Shore D, flamabilidade horizontal (ASTM D635) e mor fologia da fratura. Todos os compósitos apresentaram aumento da resistência à tração em relação ao PU puro, com boa adesão fibra/matriz. O compósito com fibra tratada com Al(OH)₃ apresentou o melhor desempenho geral, sendo o único classificado como HB (ASTM D635), com velocidade de queima inferior a 40 mm/min. A densidade foi ligeiramente maior no compósito com NaOH, e o PU puro teve degradação quase total no ensaio de queima. A incorporação das fibras também aumentou a dureza. Ressalta-se que as propriedades das fibras naturais variam conforme a origem e cul tivo, reforçando a necessidade de padronização dos tratamentos químicos.Mostrar mais